生命的化学在深空中如何发展

假设地球上的生命是从一碗加了有机太空尘埃的丰盛的原始汤演化而来的,那么我们有理由问一问,这些产生生命的分子最初是如何产生的。多亏了一项新的实验,我们现在有了一个更好的主意。

来自美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员已经展示了两种相对简单的碳分子如何在恒星周围结合形成环状化合物,称为多环芳烃或多环芳烃。

正是这些小而蜂窝状的结构使得从简单的碳氢化合物串到能够与核酸和蛋白质结合的更复杂的结构单元的飞跃。

我们已经知道太空了。事实上,银河系中所有碳中有多达20%可以被锁在多环芳烃中。

它还具有构建更大有机材料所需的所有组件,包括3D球形结构,如巴基球。

生物学是否真正开始使用这些分子仍然是一个争论的问题。关于这些有趣的小构建块如何形成的问题也是如此。

幸运的是,化学家有很多想法。一些假设做了解释某些PAH变种的合适工作,但他们很难解释其他的,同时也太慢,无法解释我们在星际介质中看到的大量材料。

一种假设认为,一些具有不成对电子的短寿命碳物种 – 被称为自由基的分子 – 可能在正确的条件下发生碰撞,以显着的速率构建正确种类的环状结构。

这是一个很好的想法,但找到这个理论路径的确凿证据并非没有挑战。

伯克利实验室化学科学部门的化学家Musahid Ahmed说: “这是人们试图在高温下进行实验测量但以前没有做过的事情。”

为了验证这一想法,研究人员将单环碳基1-茚基引入了基团甲基。这发生在加热到大约1,150摄氏度(大约2,105华氏度)的环境中。

然后,一种称为反射飞行时间质谱仪的装置以高速测量从反应器射出的射流,发现仅有10个碳原子的基本形式的PAH连接成一对称为萘的环。

对于我们大多数人来说,这是让蛾球臭的东西。对于化学家来说,这是一个很酷的星际化学的潜在起点。

“数十年来,激进的自由基反应被推测在燃烧火焰和深空中形成芳香结构,但没有太多证据支持这一假设,” 夏威夷大学化学家Ralf I. Kaiser说。

展示这样的概念证明是朝着从碳形成的基本物理学一直到生命化学的兴起的方向迈出的重要一步。

重要的是,它并不一定反驳可以解释多环芳烃形成的其他模型。同一研究小组此前已确定了一些需要进一步调查的途径。

“这可能是上述所有,因此,它不只是一个,” 艾哈迈德说。“我认为这就是让它变得有趣的原因。”

虽然我们可以原谅我们生活的恒星起源,但小碳圈的形成也对我们在地球上的健康产生了影响。

从汽车发动机中燃烧的碳氢化合物燃料和润滑剂到家庭烧烤中的熏肉,PAHs也在我们周围的环境中大量生成。

不幸的是,对于炭火肉类的爱好者来说,这些分子对我们来说也是非常糟糕的,会导致各种严重的健康问题,包括癌症。

了解更多关于它们如何产生的信息可能会给我们足够的洞察力,以找到限制其生产的方法。

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